(57)【要約】【課題】負荷変動により一定の周期で電流が変動する場合に、的確に電源電圧の変動を抑えることができる電源制御装置および電源装置を提供する。【解決手段】直流電源に直列に接続されたスイッチ素子をオン、オフ制御して、接続された負荷に予め設定された定電圧を供給する電源装置に含まれる電源制御装置であって、負荷への出力電流を検出するセンス抵抗の電圧がコンパレータの閾値を超えた場合の第１のオン信号と第１のオン信号に続く第２のオン信号までの時間を検出して、第２のオン信号を検出した時間遅延させてスイッチ素子をオン状態にするパルス幅変調信号を発生させる。【選択図】図１
2013102589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源に直列に接続されたスイッチ素子をオン、オフ制御して、接続された負荷に予め設定された定電圧を供給する電源装置に含まれる電源制御装置であって、前記負荷への出力電流を検出するセンス抵抗の電圧がコンパレータの閾値を超えた場合の第１のオン信号と前記第１のオン信号に続く第２のオン信号までの時間を検出して、前記第２のオン信号を前記検出した時間遅延させて前記スイッチ素子をオン状態にするパルス幅変調信号を発生させることを特徴とする電源制御装置。
【請求項２】
前記電源制御装置を含み、直流電源に直列に接続されたスイッチ素子をオン、オフ制御する電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷電流が急変した際の電源電圧の変動を抑える回路を有した電源制御装置および電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電源装置としての典型的なものとして、スイッチング電源(以下、ＤＣＤＣ)などが用いられる電源装置があげられる。このような電源装置においては、入力電圧とスイッチ部をオン・オフさせる時間の割合（デューティーサイクル）によって出力電圧が決定される。
【０００３】
そして電源装置には、負荷側の電圧を常にモニターしてその変動を電源側の動作にフィードバックする回路が組み込まれている。フィードバックされた電圧値によってスイッチ部をオン・オフさせ、予め設定された出力電圧を供給する。
【０００４】
図３は従来の昇圧型ＤＣＤＣコンバータのブロック図を示している。図３において、電源装置１から負荷装置２に出力された電圧は、分圧抵抗Ｒ２、Ｒ３によって分圧され、エラーアンプ１１に接続されて基準電圧Ｖｒｅｆと比較される。そして、エラーアンプ１１の出力とランプ信号発生部１４の出力が、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）  Ｃｏｎｔｒｏｌ部１５に接続される。ランプ信号との比較によって、ＰＷＭ  Ｃｏｎｔｒｏｌ部１５からパルス波形が出力され、一定の周期で電圧監視してスイッチ素子１７をオン・オフ制御し出力電圧が制御される。
【０００５】
スイッチ素子１７がオンされると入力電源ＥからインダクタＬに磁気エネルギーが蓄積され、スイッチ素子１７がオフされるとインダクタＬに蓄積された磁気エネルギーがショットキーバリアダイオードＤによって平滑化され負荷装置２に電圧が供給される。
【０００６】
以上が一般的な昇圧型ＤＣＤＣコンバータの回路動作である。しかしながら、スイッチ素子１７がオフのときは次のオンパルスのスイッチング周期までスイッチ素子をオンできない。従って、スイッチ素子１７がオフの期間に、負荷装置２による影響で出力電流が変動した場合、出力電圧は変化してしまい安定した電圧を維持することができない。
【０００７】
スイッチ素子１７がオフの期間でも変動した電圧を安定させるためには、出力電圧の変動からオンパルスを生成し、強制的にスイッチ素子１７をオンさせる必要がある。例えば、負荷電流が急変した際の電源電圧の変動を抑えるために、ＰＷＭオン信号終了後の負荷電流の急変によって電圧が降下し、誤差電圧が所定のしきい電圧を超えた場合、同一スイッチング周期内に２回目のＰＷＭオンパルスを発生させる技術が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−００５４６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１に記載のものは、負荷に流れる電流が急増して出力電圧が変動した場合に、変動した電圧を補正するためのパルスが発生して電圧が補正される。しかしながら、内部の回路遅延によって電圧が変動したタイミングと電圧を補正させるタイミングがずれる可能性がある。
【００１０】
すなわち、負荷に流れる電流が急増して変動した電圧を内部のコンパレータによってパルス生成させ、スイッチ部のオン、オフ制御から出力電圧を供給するまでに遅延時間がある。そのため、変動した電圧タイミングに対してズレが生じるという問題点がある。
【００１１】
上記従来の問題を解決するために、本発明は、一定の周期毎に発生する急激な電流変動による電圧の変動がスイッチ部オフ時に発生した場合、電圧変動が発生した時間分後にスイッチ部をオンさせるパルス波を発生させることにより、負荷電流が急変した際の電源電圧の変動を抑えることができる電源制御装置および電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するために、本発明の電源制御装置は、直流電源に直列に接続されたスイッチ素子をオン、オフ制御して、接続された負荷に予め設定された定電圧を供給する電源装置に含まれる電源制御装置であって、負荷への出力電流を検出するセンス抵抗の電圧がコンパレータの閾値を超えた場合の第１のオン信号と第１のオン信号に続く第２のオン信号までの時間を検出して、第２のオン信号を検出した時間遅延させてスイッチ素子をオン状態にするパルス幅変調信号を発生させることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の電源装置は上記電源制御装置を含み、直流電源に直列に接続されたスイッチ素子をオン、オフ制御する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の電源制御装置および電源装置によれば、負荷変動により一定の周期で電流が変動する場合に、的確に電源電圧の変動を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態における電源装置の全体構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態における電源装置のタイミングチャート
【図３】従来の電源装置の全体構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態における電源装置の全体ブロック図である。電源装置１は負荷装置２に接続されており、電源制御ＬＳＩ（電源制御装置）１０と、入力電源３０と、入力コンデンサ３１と、インダクタ３２と、ショットキーバリアダイオード３３と、出力コンデンサ３４と、センス抵抗３５と、抵抗３６，３７とを備えている。
【００１７】
電源制御ＬＳＩ１０は、エラーアンプ１１と、補償回路１２と、減算器１３と、ランプ信号発生部１４と、ＰＷＭ  Ｃｏｎｔｒｏｌ部１５と、和算器１６と、スイッチ素子１７と、ＰＷＭ発生回路２０とを有している。
【００１８】
ＰＷＭ発生回路２０は少なくとも、コンパレータ２１と、パルスカウンタ回路２２と、ｄｅｌａｙ回路２３とを有している。
【００１９】
電源装置１は、負荷装置２に接続されている電圧を制御する。スイッチ素子１７は、ショットキーバリアダイオード３３とインダクタ３２に接続される。また、入力コンデンサ３１と出力コンデンサ３４は、バイパスコンデンサとして電源装置１の電源ラインに接続される。
【００２０】
スイッチ素子１７がオンされると入力電源３０からインダクタ３２に磁気エネルギーが蓄積され、スイッチ素子１７がオフされるとインダクタ３２に蓄積された磁気エネルギーがショットキーバリアダイオード３３によって平滑化され負荷装置２に電圧が供給される。
【００２１】
本実施の形態においては、負荷装置２により一定の周期で電流変動による電圧変動があることを前提として説明する。
まず、ＰＷＭ発生回路２０の動作について説明する。負荷装置２によって電源回路の出力電流が急激に変動した場合、センス抵抗３５に定常以上のパルス電流が流れる。
【００２２】
パルス電流が発生すると、センス抵抗３５によって電流電圧変換され、コンパレータ２１に入力される。コンパレータ２１はオフセット電圧を持ち、オフセット電圧を電流閾値として、パルス電流がその電流閾値を超えるとオン信号を出力する。そして、それによりコンパレータ２１から出力されるオン信号がパルスカウンタ回路２２に入力される。
【００２３】
パルスカウンタ回路２２はオン信号が入力されてからカウントを開始し、２回目のオン信号が入力されるまでの時間（時間ｘ）を検出する。ｄｅｌａｙ回路２３は２回目のオン信号を、パルスカウンタ回路２２で検出された時間（時間ｘ）遅延させてオン信号を出力する。
【００２４】
パルスカウンタ回路２２は２回目のオン信号が入力されてからカウントを開始し、３回目のオン信号が入力されるまでの時間（時間ｙ）を検出する。ｄｅｌａｙ回路２３は３回目のオン信号を、パルスカウンタ回路２２で検出された時間（時間ｙ）遅延させてオン信号を出力する。
【００２５】
すなわち、パルス電流が発生した場合のみコンパレータ２１によりオン信号が発生し、オン信号間の時間を検出して、ｄｅｌａｙ回路２３はオン信号をその時間だけ遅延させて出力する。負荷装置２から一定の周期で電流変動がある場合には、次のパルス電流が発生するタイミングにあわせてスイッチ素子１７にオン信号が入力されることになる。
【００２６】
このように、ＰＷＭ発生回路２０を有することにより、ＰＷＭオフ時に出力の電流が変動した場合、電圧変動が生じるタイミングに合わせて出力電圧の低下を抑制させるＰＷＭオン信号（パルス幅変調信号）を生成することができる。そのため、負荷電流の変動があっても安定した電圧を出力できる。
【００２７】
次に、電源制御ＬＳＩ１０の動作を図２を用いて説明する。図２は図１の電源装置１の動作を説明するタイミングチャートである。
【００２８】
出力電圧は抵抗３６，３７により分圧され、その分電圧がフィードバック電圧としてエラーアンプ１１に入力される。そして、エラーアンプ１１で基準電圧Ｖｒｅｆと比較され、基準電圧Ｖｒｅｆより低くなると、オン信号が出力される（図２の（ａ））。ここで、基準電圧Ｖｒｅｆは、電源装置１から出力させる電圧値を予め見積もるための基準電圧である。なお、ここでは出力電圧を抵抗３６，３７により分圧して入力したが、出力電圧値によっては分圧せずにそのままエラーアンプ１１に入力してもよい。
【００２９】
出力が急激な電流変化をした場合、時刻Ｔ１にてコンパレータ２１がオン信号（ｂ）を出力し、パルスカウンタ回路２２はカウントを開始する。
【００３０】
エラーアンプ１１から出力されるオン信号（ａ）のうち、減算器１３に入力されるコンパレータ２１のオン信号（ｂ）が相殺されるため、減算器１３から出力されるタイミング信号は図２の（ｃ）のようになる。ここで、エラーアンプ１１の基準電圧Ｖｒｅｆ、および／またはコンパレータ２１において電流閾値となるオフセット電圧を、（ａ）と（ｂ）のオン信号が相殺するように予めレベル調整しておく。
【００３１】
次に、２回目の急激な電流変化が時刻Ｔ２で発生した場合、コンパレータ２１がオン信号（ｂ）を出力し、パルスカウンタ回路２２はカウントを終了する。このときのコンパレータ２１のオン信号（ｂ）も、同様にエラーアンプ１１から出力されるオン信号（ａ）と相殺される（図２の（ｃ））。
【００３２】
ｄｅｌａｙ回路２３は、時刻Ｔ２のオン信号（ｂ）を、時刻Ｔ１のオン信号と時刻Ｔ２のオン信号の間の時間ｘだけ遅らせてオン信号（ｄ）を出力する。
【００３３】
同様に、ｄｅｌａｙ回路２３は、時刻Ｔ３のオン信号（ｂ）を、時刻Ｔ２のオン信号と時刻Ｔ３のオン信号の間の時間ｙだけ遅らせてオン信号（ｄ）を出力する。
【００３４】
ＰＷＭ  Ｃｏｎｔｒｏｌ部１５からの出力信号と、ｄｅｌａｙ回路２３からの出力信号を和算器１６に入力させ、オン信号（ｅ）が出力される。スイッチ素子１７はオン信号（ｅ）によってオン・オフ動作し、一定の周期毎に電流変動が発生した場合でも負荷に安定な直流電圧を供給することができる。
【００３５】
以上のように本実施の形態によれば、負荷装置２が一定の周期毎に電流引き込みを行う場合、電流変動による電圧変動を１つ前の電流変動によって時間をカウントさせて同期させることが可能であり、安定した定電圧を出力させることが可能である。
【００３６】
なお、上記実施の形態では、スイッチ素子１７は電源制御ＬＳＩ（電源制御装置）１０内部に含まれるものとして説明したが、電源制御ＬＳＩ内部に含まず、外部に設ける構成としても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の電源制御装置および電源装置は、負荷変動により一定の周期で電流が変動する場合に、的確に電源電圧の変動を抑えられるという効果を有し、負荷に安定な直流電圧を供給できる電源装置等として有用である。
【符号の説明】
【００３８】
１    電源装置
２    負荷装置
１０    電源制御ＬＳＩ（電源制御装置）
１１    エラーアンプ
１２    補償回路
１３    減算器
１４    ランプ信号発生部
１５    ＰＷＭ  Ｃｏｎｔｒｏｌ部
１６    和算器
１７    スイッチ素子
２０    ＰＷＭ発生回路
２１    コンパレータ
２２    パルスカウンタ回路
２３    ｄｅｌａｙ回路
３０    入力電源
３１    入力コンデンサ
３２    インダクタ
３３    ショットキーバリアダイオード
３４    出力コンデンサ
３５    センス抵抗
３６、３７    抵抗
【図１】
2013102589.tif 000003
【図２】
2013102589.tif 000004
【図３】
2013102589.tif 000005